周建 馬敏

摘要：為研究重金屬Ｃｕ２＋對紫荊幼苗生長影響的生理機制，試驗利用ＣｕＳＯ４溶液的濃度梯度對紫荊種子進行了脅迫處理，分別測定紫荊種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)等發(fā)芽指標和幼苗葉片的丙二醛、可溶性糖、脯氨酸含量及過氧化物酶活性、細胞膜透性等生理指標。結果表明，紫荊種子抗重金屬Ｃｕ２＋脅迫的能力比較強，在致死狀態(tài)下，ＣｕＳＯ４溶液的濃度為１８３．４０ ｍｇ／Ｌ；在半致死狀態(tài)下，ＣｕＳＯ４溶液的濃度為１０４．２２ ｍｇ／Ｌ。隨著ＣｕＳＯ４溶液濃度的增加，紫荊種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)逐步下降，幼苗葉片的細胞膜透性和丙二醛、可溶性糖、脯氨酸含量均有不同程度地增加，而幼苗葉片的過氧化物酶活性則呈現(xiàn)出先增加后遞減的變化趨勢。

關鍵詞：紫荊；Ｃｕ２＋脅迫；種子；幼苗；生理指標

中圖分類號：Ｓ６８５．９９，Ｏ６１４．１２１；Ｑ９４５．７８文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０12）18－4047-05

Effects of CuSO4 Stress on Seed Germination and Seedlings Physiological Indicators of Cercis chinensis

ＺＨＯＵ Ｊｉａｎ，ＭＡ Ｍｉｎ

（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ ａｎｄ Ｌａｎｄｓｃａｐｅ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ， Ｈｅｎａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｘｉｎｘｉａｎｇ ４５３００３， Ｈｅｎａｎ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ Ｃｕ２＋ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ Ｃｅｒｃｉｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ Ｂｕｎｇｅ， ｓｅｅｄ ｏｆ Ｃ． ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ ｗａｓ ｓｔｒｅｓｓｅｄ ｂｙ ＣｕＳＯ４ ｓｏｌｕｔｉｏｎ； ａｎｄ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｒａｔｅ， ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ， ｖｉｇｏｒ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｓｅｅｄｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｍａｌｏｎｄｉａｌｄｅｈｙｄｅ（ＭＤＡ）， ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｕｇａｒ， Ｐｒｏｌｉｎｅ （Ｐｒｏ） ａｎｄ ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ（ＰＯＤ） ａｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｃｅｌｌ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ Ｃ． ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ ｓｅｅｄｓ ｈａｄ ｓｔｒｏｎｇ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ａｇａｉｎｓｔ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ Ｃｕ２＋ ｓｔｒｅｓｓ ａｓ ＬＣ１００ ａｎｄ ＬＣ５０ were １８３．４０ ａｎｄ １０４．２２ ｍｇ／Ｌ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ＣｕＳＯ４ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ， ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｒａｔｅ， ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ， ｖｉｇｏｒ ｉｎｄｅｘ ｏｆ Ｃ． ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ ｓｅｅｄ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｇｒａｄｕａｌｌｙ； ｃｅｌｌ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ＭＤＡ， ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｕｇａｒ， Ｐｒｏ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｅｇｒｅｅ； ｗｈｉｌｅ ＰＯＤ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｓｈｏｗｅｄ ａ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｔｒｅｎｄ ａｆｔｅｒ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｆｉｒｓｔｌｙ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｃｅｒｃｉｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ Ｂｕｎgｅ； Ｃｕ２＋ ｓｔｒｅｓｓ； ｓｅｅｄｓ； ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ； ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ

隨著工業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展，土壤重金屬污染日趨嚴重，表現(xiàn)為土壤被工業(yè)廢水、廢渣及生活垃圾等嚴重污染，并成為了全球性的環(huán)境污染問題。重金屬Ｃｕ２＋污染物一旦進入土壤就很難被清除，而且植物或微生物也不能對其降解［１］，造成在土壤中殘留的時間很長，因而對重金屬Ｃｕ２＋污染的環(huán)境毒害效應研究就具有深遠意義，所以土壤中Ｃｕ２＋的含量對植物脅迫的影響程度倍受人們的關注。近年來，國內外學者對Ｃｕ２＋脅迫在植物上的影響開展了深入的研究，但大多數(shù)是以一年生的草本植物為研究對象［２，３］，尤其是以農作物［２－４］為主要的研究對象，而對木本植物的研究很少。

紫荊（Ｃｅｒｃｉｓ ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ Ｂｕｎｅｅ）為豆科（Ｌｅｇｕｍｉｎｏｓａｅ）紫荊屬（Ｃｅｒｃｉｓ Ｌ．）落葉喬木或灌木植物，喜陽光、耐暑熱；樹干挺直叢生，早春季節(jié)先于葉開花，花形似蝶，盛開時花朵繁多，成團簇狀，緊貼枝干，滿樹都是花，不僅新生枝條上能著花，而且老干上也能開花，給人以繁花似錦的感覺；到了夏秋季節(jié)則綠葉婆娑，滿目蒼翠；冬季落葉后則枝干筋骨畢露，蒼勁虬曲之感躍然眼前，是觀花、觀葉、觀干俱佳的園林花木，適合栽種于庭院、公園、廣場、草坪、街頭游園、道路綠化帶等環(huán)境，也可盆栽觀賞或制作盆景，是我國大部分地區(qū)春季觀花的優(yōu)良花灌木樹種之一［５］，其應用價值較高。試驗通過不同濃度ＣｕＳＯ４溶液對紫荊種子進行脅迫處理，研究Ｃｕ２＋對紫荊種子的發(fā)芽指標和幼苗生理指標的影響，以期為合理利用紫荊進行植物配置、充分發(fā)揮其生態(tài)效益和經(jīng)濟效益以及為治理污染土壤的林業(yè)生態(tài)工程、城鎮(zhèn)園林綠化樹種的選擇提供科學依據(jù)［６］。

１材料與方法

１．１材料

紫荊種子采集于河南科技學院院內東邊的成林紫荊，在2009年10月從生長健壯的紫荊母樹上采收成熟的優(yōu)質種子，去除雜質，風干備用。試劑主要有ＣｕＳＯ４、濃硫酸、高錳酸鉀、赤霉素等，化學試劑都為化學純；Ｈｏａｇｌａｎｄ營養(yǎng)液由河南科技學院園藝園林學院植物生理實驗室配制；儀器主要有植物生理實驗室已具備的電熱恒溫培養(yǎng)箱、ＤＤＳ－０４型電導儀、Ｓｐｅｃｔｒｕｍ－２２型可見光分光光度計等；栽培基質為園藝園林學院園藝植物栽培實驗室已準備的珍珠巖、蛭石。

１．２處理

取飽滿的紫荊種子１ ２００粒，先加入９５％的濃硫酸中浸泡３０ ｍｉｎ［７］，再用去離子水洗凈種子，然后加入３％的高錳酸鉀溶液２００ ｍＬ進行消毒，３０ ｍｉｎ后用去離子水洗凈［７］，最后放入０．２５ ｇ／ｋｇ的赤霉素溶液中浸種４８ ｈ，進行催芽處理［８］。

試驗設計６個ＣｕＳＯ４溶液濃度，分別為２０、４０、６０、８０、１００、１２０ ｍｇ／Ｌ，分別對紫荊種子進行梯度脅迫處理，每一處理設置３次重復，以去離子水作為對照。

將試驗所需要的培養(yǎng)皿、紗布等物品進行消毒處理，在每個培養(yǎng)皿的底部放２張定量濾紙，并隨機抽取處理好的紫荊種子５０粒平鋪在一個培養(yǎng)皿中，用膠頭滴管加入相應濃度的ＣｕＳＯ４溶液和對照至飽和狀態(tài)，平行做３個培養(yǎng)皿，保持有充足的濕度，然后上面蓋上一層紗布，盡量使?jié)穸纫恢?。將培養(yǎng)皿放入２５ ℃的電熱恒溫培養(yǎng)箱中［７］，每天添加對應的處理液以保持處理濃度不變。脅迫處理２０ ｄ后，部分紫荊種子開始萌動，此時移至營養(yǎng)缽中。培養(yǎng)基質由珍珠巖與蛭石以１∶１比例（體積比）混合，并每周定期澆灌１次Ｈｏａｇｌａｎｄ營養(yǎng)液［９］，以保持紫荊幼苗生長時能夠吸取到充足的養(yǎng)分。在紫荊幼苗出土后，用配制好的各濃度ＣｕＳＯ４溶液對應處理１次，使紫荊幼苗處于脅迫環(huán)境中；幼苗階段的對照仍用去離子水。在每天的８∶００～８∶３０記錄每個營養(yǎng)缽中的出苗數(shù)，移入營養(yǎng)缽的第４０天測定紫荊種子的發(fā)芽指標和幼苗的生理指標。

１．３發(fā)芽指標的測定

試驗測定的紫荊種子發(fā)芽指標有發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)，各發(fā)芽指標的測定參照文獻［８］的方法進行。

發(fā)芽率＝最終發(fā)芽的種子數(shù)／供試種子數(shù)×１００％；

發(fā)芽指數(shù)＝∑（Ｇｔ／Ｄｔ），

式中，Ｇｔ為在不同時間（ｄ）的種子發(fā)芽數(shù)，Ｄｔ為不同的發(fā)芽時間（ｄ）；

活力指數(shù)＝Ｓ×（Ｇｔ／Ｄｔ），

式中，Ｓ為幼苗鮮重。

１．４生理指標的測定

植物細胞膜透性（Ｃｅｌｌ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）的高低是植物處在逆境條件下細胞膜的完整程度與穩(wěn)定性的體現(xiàn)，也是衡量植物抗重金屬脅迫能力強弱的重要指標之一。在正常情況下，細胞膜對進出細胞的物質具有選擇性透過能力；當植物受到重金屬Ｃｕ２＋脅迫后，植物的形態(tài)結構發(fā)生了改變，細胞膜受到破壞，膜的透性增加，從而造成細胞內的電解質外滲，進而使植物細胞浸提液的相對電導率（Ｒｅｌａｔｉｖｅ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ＲＥＣ）增大；細胞膜透性增大（相對電導率增大）的水平與受重金屬傷害的程度有關［１０］，所以細胞膜透性用相對電導率來表示。試驗測定的紫荊幼苗葉片的生理指標有丙二醛（Ｍａｌｏｎｄｉａｌｄｅｈｙｄｅ，ＭＤＡ）含量、相對電導率、脯氨酸（Ｐｒｏｌｉｎｅ，Ｐｒｏ）含量、可溶性糖（Ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｕｇａｒ）含量、過氧化物酶（Ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ，ＰＯＤ）活性。相對電導率采用ＤＤＳ－０４型電導率儀測定［１１］；ＭＤＡ含量采用硫代巴比妥酸比色法測定［１２］；可溶性糖含量采用蒽酮法測定［１２］；Ｐｒｏ含量參照磺基水楊酸比色法測定［１３］；ＰＯＤ活性采用愈創(chuàng)木酚法測定［１４］。所有試驗數(shù)據(jù)采用Ｍｉｃｒｏｓoｆｔ Ｏｆｆｉｃｅ Ｅｘｃｅｌ ２００３及ＳＰＳＳ １１．５統(tǒng)計軟件進行分析比較。

２結果與分析

２．１Ｃｕ２＋對紫荊種子發(fā)芽指標的影響

２．１．１Ｃｕ２＋對紫荊種子發(fā)芽率的影響試驗結果表明，ＣｕＳＯ４溶液脅迫對紫荊種子發(fā)芽具有抑制作用，具體見圖１。從圖１－Ａ可見，隨著ＣｕＳＯ４溶液處理濃度的上升，紫荊種子發(fā)芽率總體上呈現(xiàn)下降的趨勢，ＣｕＳＯ４溶液處理濃度與紫荊種子發(fā)芽率之間呈負相關關系。在ＣｕＳＯ４溶液濃度為４０ ｍｇ／Ｌ處理后，紫荊種子發(fā)芽率比２０ ｍｇ／Ｌ處理的稍有上揚，說明低濃度ＣｕＳＯ４溶液處理對紫荊種子萌發(fā)的抑制相對較弱；與對照（發(fā)芽率72%）相比，在２０、４０ ｍｇ／Ｌ的ＣｕＳＯ４溶液處理后，其發(fā)芽率分別下降了４和２個百分點；隨著ＣｕＳＯ４溶液處理濃度的增加，其抑制作用相對增強，當ＣｕＳＯ４溶液處理濃度增加到１００ ｍｇ／Ｌ后，紫荊種子發(fā)芽率下降了２０個百分點；當濃度為１２０ ｍｇ／Ｌ時，發(fā)芽率為４２％，下降了３０個百分點。從圖1-A還可見，20、40、60 ｍｇ／Ｌ的ＣｕＳＯ４溶液濃度處理的紫荊種子發(fā)芽率與100、120 ｍｇ／Ｌ處理之間的發(fā)芽率相比，呈現(xiàn)出顯著的差異水平（P＜0.05）。以５０％的種子萌發(fā)的狀態(tài)定義為半致死狀態(tài)，以沒有種子萌發(fā)的狀態(tài)定義為致死狀態(tài)［１４］，對紫荊種子發(fā)芽率（ｙ）和ＣｕＳＯ４溶液的梯度濃度（ｘ）進行回歸分析，得出數(shù)學模型：ｙ ＝－０．００２ ４ｘ２＋０．０５５ ４ｘ＋７０．６０２ ０，Ｒ２＝０．９３２ ２；由模型算出，在致死狀態(tài)下，ＣｕＳＯ４溶液的濃度為１８３．４０ ｍｇ／Ｌ；在半致死狀態(tài)下，ＣｕＳＯ４溶液的濃度為１０４．２２ ｍｇ／Ｌ。

２．１．２Ｃｕ２＋對紫荊種子發(fā)芽指數(shù)的影響在ＣｕＳＯ４溶液脅迫下，紫荊種子發(fā)芽指數(shù)的變化趨勢與發(fā)芽率相似，也是隨著ＣｕＳＯ４溶液濃度的遞增，大體上呈現(xiàn)出發(fā)芽指數(shù)逐步遞減的變化趨勢，ＣｕＳＯ４溶液處理濃度與紫荊種子發(fā)芽指數(shù)之間呈負相關關系。具體見圖１－Ｂ。分析可知，紫荊種子發(fā)芽指數(shù)也是在ＣｕＳＯ４溶液濃度為４０ ｍｇ／Ｌ時稍有上揚。其中２０、４０ ｍｇ／Ｌ濃度處理的發(fā)芽指數(shù)分別比對照下降了１１．１％、８．２％；而在高濃度的１００、１２０ ｍｇ／Ｌ處理下，發(fā)芽指數(shù)分別比對照下降了４３．９％、５４．１％。從圖１－Ｂ還可見，２０、４０ ｍｇ／Ｌ 的ＣｕＳＯ４溶液濃度處理的紫荊種子發(fā)芽指數(shù)與８０、１００、１２０ ｍｇ／Ｌ處理之間的發(fā)芽指數(shù)相比，呈現(xiàn)出顯著的差異水平（Ｐ＜０．０５）。

２．１．３Ｃｕ２＋對紫荊種子活力指數(shù)的影響在ＣｕＳＯ４溶液脅迫條件下，紫荊種子活力指數(shù)的變化規(guī)律是隨著ＣｕＳＯ４溶液濃度的增加而逐漸下降，ＣｕＳＯ４溶液處理濃度與紫荊種子活力指數(shù)之間呈負相關關系（圖１－Ｃ）；其中２０、４０ ｍｇ／Ｌ的ＣｕＳＯ４溶液濃度處理的紫荊種子活力指數(shù)與６０、８０、１００、１２０ ｍｇ／Ｌ處理之間的活力指數(shù)相比，呈現(xiàn)出顯著的差異水平（Ｐ＜０．０５）。

２．２Ｃｕ２＋對紫荊幼苗葉片生理指標的影響

２．２．１Ｃｕ２＋對紫荊幼苗葉片丙二醛含量動態(tài)變化的影響ＣｕＳＯ４溶液脅迫對紫荊幼苗生理指標的影響結果見圖２。從圖２－Ａ可見，隨著ＣｕＳＯ４溶液處理濃度的上升，紫荊幼苗葉片的ＭＤＡ含量逐步上升，ＣｕＳＯ４溶液處理濃度與ＭＤＡ含量之間呈正相關關系。以在對照（０ ｍｇ／Ｌ）時的ＭＤＡ含量最低；而在１２０ ｍｇ／Ｌ處理后，ＭＤＡ含量達到最高；其中，在０ ｍｇ／Ｌ與２０ ｍｇ／Ｌ、６０ ｍｇ／Ｌ與８０ ｍｇ／Ｌ ２個相鄰ＣｕＳＯ４溶液處理濃度梯度下ＭＤＡ含量增長急劇，且差異顯著（Ｐ＜０．０５）；而其余相鄰處理濃度梯度之間ＭＤＡ含量增長平緩。對紫荊種子發(fā)芽率（ｙ）和幼苗葉片的ＭＤＡ含量（ｘ）進行回歸分析，得出數(shù)學模型：ｙ＝－５．２７４ ２ｘ２＋３１．１９８ ０ｘ＋２５．９８２ ０，Ｒ２＝０．９１７ １；由模型算出，在ＣｕＳＯ４溶液脅迫后，致死狀態(tài)下的幼苗葉片ＭＤＡ含量為６．６６ μｍｏｌ／ｇ、半致死狀態(tài)下的幼苗葉片ＭＤＡ含量為５．００ μｍｏｌ／ｇ。

２．２．２Ｃｕ２＋對紫荊幼苗葉片細胞膜透性（相對電導率）動態(tài)變化的影響試驗中隨著ＣｕＳＯ４溶液處理濃度的遞增，紫荊幼苗葉片的相對電導率逐步上升，兩者呈正相關關系（圖２－Ｂ）。在低濃度ＣｕＳＯ４溶液脅迫下，相對電導率增加幅度比較平緩，如在２０ ｍｇ／Ｌ處理條件下，紫荊幼苗葉片的相對電導率比對照增加了１．４ 個百分點；在４０ ｍｇ／Ｌ處理條件下，相對電導率比對照增加了３．４個百分點。但在高濃度（≥８０ ｍｇ／Ｌ）ＣｕＳＯ４溶液處理下，紫荊幼苗葉片的相對電導率顯著增加（Ｐ＜０．０５），如在１００ ｍｇ／Ｌ處理條件下，相對電導率比對照增加了１６．１個百分點；而在１２０ ｍｇ／Ｌ處理條件下，相對電導率比對照增加了４１．２個百分點。對紫荊種子發(fā)芽率（ｙ）和幼苗葉片相對電導率（ｘ）進行回歸分析，得出數(shù)學模型：ｙ＝

－０．９２６ ８ｘ＋７９．８３８ ０，Ｒ２＝０．９２１ ２；由數(shù)學模型算出，在ＣｕＳＯ４溶液脅迫后，致死狀態(tài)下的幼苗葉片相對電導率為８６．１４％，半致死狀態(tài)下的幼苗葉片相對電導率為３２．１９ ％。

２．２．３Ｃｕ２＋對紫荊幼苗葉片脯氨酸含量動態(tài)變化的影響試驗中隨著ＣｕＳＯ４溶液處理濃度的遞增，紫荊幼苗葉片的脯氨酸含量逐步增加，兩者呈正相關關系（圖２－Ｃ）。在低濃度ＣｕＳＯ４脅迫下，紫荊幼苗葉片的脯氨酸含量增加幅度較小；而在高濃度脅迫下，脯氨酸含量增加幅度顯著，且差異顯著（Ｐ＜０．０５）；其中在１２０ ｍｇ／Ｌ處理后，脯氨酸含量達到最大值。對紫荊種子發(fā)芽率（ｙ）和幼苗葉片脯氨酸含量（ｘ）進行回歸分析，得出數(shù)學模型：ｙ＝－０．２９７ｘ＋８４．０４９，Ｒ２＝０．９６０ ９；由數(shù)學模型算出，在ＣｕＳＯ４溶液脅迫后，致死狀態(tài)下的幼苗葉片脯氨酸含量為２８２．９９ μｇ／ｇ，半致死狀態(tài)下的幼苗葉片脯氨酸含量為１１４．６４ μｇ／ｇ。

２．２．４Ｃｕ２＋對紫荊幼苗葉片可溶性糖含量動態(tài)變化的影響試驗中隨著ＣｕＳＯ４溶液處理濃度的遞增，紫荊幼苗葉片的可溶性糖含量逐步增加，兩者呈正相關關系（圖２－Ｄ）。在ＣｕＳＯ４溶液８０ ｍｇ／Ｌ以下各濃度處理后，紫荊幼苗葉片的可溶性糖含量增加比較快，變化幅度較大；而在８０ ｍｇ／Ｌ以上各濃度處理后，紫荊幼苗葉片的可溶性糖含量增加比較平緩，在１２０ ｍｇ／Ｌ處理后，可溶性糖含量達到最大值。對紫荊種子發(fā)芽率（ｙ）和幼苗葉片可溶性糖含量（ｘ）進行回歸分析，得出數(shù)學模型：ｙ＝－３．７１０ ４ｘ２＋３２．９８７ ０ｘ-１．６００ ０，Ｒ２＝ ０．８９７ ０；由數(shù)學模型算出，在ＣｕＳＯ４溶液脅迫后，致死狀態(tài)下的幼苗葉片可溶性糖含量為８．８４ μｍｏｌ／ｇ，半致死狀態(tài)下的幼苗葉片可溶性糖含量為６．８６ μｍｏｌ／ｇ。

２．２．５Ｃｕ２＋對紫荊幼苗葉片ＰＯＤ活性動態(tài)變化的影響試驗中隨著ＣｕＳＯ４溶液處理濃度的遞增，紫荊幼苗葉片的ＰＯＤ活性呈單峰型曲線動態(tài)變化（圖２－Ｅ）；表現(xiàn)為先上升后下降，在ＣｕＳＯ４ ４０ ｍｇ／Ｌ濃度處理下出現(xiàn)峰值；在１２０ ｍｇ／Ｌ濃度處理下出現(xiàn)谷值。各處理濃度梯度間的ＰＯＤ活性變化幅度比較大，各相鄰溶液濃度處理間的ＰＯＤ活性大多差異顯著（Ｐ＜０．０５）。

３小結與討論

試驗結果表明，在ＣｕＳＯ４溶液處理后，紫荊種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)變化與ＣｕＳＯ４溶液處理濃度之間呈負相關關系。紫荊種子具有雙重休眠特性［15］，種皮透性差，又有內休眠，其發(fā)芽率相對較低［16］。當ＣｕＳＯ４溶液濃度在０～４０ ｍｇ／Ｌ時，紫荊種子發(fā)芽率能保持在比較高的水平（＞６８％）；而隨著ＣｕＳＯ４溶液濃度的增加（≥８０ ｍｇ／Ｌ），紫荊種子的發(fā)芽率明顯下降；而且發(fā)芽及出苗與對照相比均延遲出現(xiàn)，說明重金屬Ｃｕ２＋脅迫影響了紫荊種子發(fā)芽能力，這與前人對杉木［Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍｉａ ｌａｎｃｅｏｌａｔａ（Ｌａｍｂ．）Ｈｏｏｋ．］種子試驗［１7］和黃瓜（Ｃｕｃｕｍｉｓ ｓａｔｉｖｕｓ Ｌ．）種子試驗［１8］的結果是相似的。根據(jù)回歸分析結果，影響紫荊種子發(fā)芽率的ＣｕＳＯ４溶液致死濃度為１８３．４０ ｍｇ／Ｌ，半致死濃度為１０４．２２ ｍｇ／Ｌ，說明紫荊種子耐重金屬Ｃｕ２＋脅迫的能力比較強，可以作為北方重金屬污染地區(qū)的春季觀花園林植物配置樹種而栽培推廣。

在試驗中，我們利用紫荊種子發(fā)芽率與幼苗葉片的各項生理指標進行回歸分析，確定了致死狀態(tài)和半致死狀態(tài)下各項生理指標的相關數(shù)值。若將此項定量指標應用于生產(chǎn)實踐，可根據(jù)測定的某項生理指標準確判定幼苗的健康狀態(tài)，進而采取相應的處理措施應對。

試驗發(fā)現(xiàn)，隨著ＣｕＳＯ４溶液濃度的增加，紫荊幼苗葉片中的ＭＤＡ含量和細胞膜透性（相對電導率）均逐步上升，這表明Ｃｕ２＋脅迫促進了生物自由基的發(fā)生，從而誘發(fā)的膜脂過氧化作用較強，使細胞受到的損傷較大［19，20］。葉片的脯氨酸和可溶性糖含量也隨著ＣｕＳＯ４溶液濃度的增加呈現(xiàn)出遞增趨勢，表明兩者的保護效應在逐步增強；不過可溶性糖含量在各濃度梯度處理間變化比較平緩，而脯氨酸含量在高濃度梯度處理間變化較大，且差異顯著（Ｐ＜０．０５）；說明可溶性糖含量對Ｃｕ２＋脅迫效應的響應能力弱，而脯氨酸含量的響應能力要強。

試驗中紫荊幼苗體內的ＰＯＤ活性隨著ＣｕＳＯ４溶液濃度的升高表現(xiàn)出先升后降的變化趨勢。這是因為在低濃度處理時，紫荊幼苗體內的保護酶系統(tǒng)受激發(fā)后，通過升高酶活性把體內產(chǎn)生的自由基清除了一部分；而當重金屬Ｃｕ２＋濃度繼續(xù)增加后，由于對細胞膜的傷害程度超過了保護酶系統(tǒng)的承受能力，導致膜脂過氧化作用加強，細胞膜功能遭到破壞，ＰＯＤ活性就下降，進而影響幼苗的存活與生長。

本試驗根據(jù)脯氨酸、可溶性糖含量和ＰＯＤ活性３項生理指標在脅迫試驗中的變化規(guī)律，推測出在低濃度ＣｕＳＯ４溶液脅迫下，脯氨酸、可溶性糖和ＰＯＤ都是重要的保護因子；但是在高濃度脅迫下可溶性糖和ＰＯＤ的保護作用逐步減弱，而脯氨酸成為重要的保護因子，這可能與脯氨酸的抗逆性機理有關［21-23］。脯氨酸為細胞內的滲透調節(jié)劑、羥基自由基清除劑，具有調節(jié)氧化還原電勢等功能［24］，特別是在高濃度重金屬處理脅迫下，保護性酶的活性降低、自由基清除能力下降［25］；而脯氨酸除滲透調節(jié)外，清除自由基的功能可能還得到了加強，對重金屬離子脅迫的響應能力在逐步上升。不過具體的影響機制有待下一步研究證實。

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收稿日期：２０１２－０１－１６

基金項目：河南科技學院重點科研項目（０４０１１２）

作者簡介：周建（１９７７－），男，河南新鄉(xiāng)人，講師，博士，從事園林樹木學的教學、科研工作，（電話）１５２３７３１００５１（電子信箱）

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